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火灾:卫星探测,电话警告

南非科学家Philip Frost说,把卫星数据与移动电话结合起来,提供了管理火灾的廉价而有效的工具。

与非洲大陆的许多国家一样,南非拥有许多经常着火的易起火土地。许多这样的火本身并不是“灾害”——事实上它们是生态系统的一部分。

但是在错误地点出现的大火可能成为大灾难,而且在南非每年野火都会致人死亡并毁坏财产和牧场。

它们也会破坏诸如电网等关键的基础设施。火是继闪电之后导致南非电线出现故障的第二大原因。如果火在带电的电缆下面燃烧,它不仅仅会导致电网的破坏,而且会导致破坏全国设施的脉冲。

卫星探测

因此切实需要探测火并提供火灾早期预警。遥感技术可以提供帮助——特别是MODIS(中分辨率成像光谱辐射计)等极轨卫星非常准确,而且能够每天4次以200米的分辨率定位燃烧的火。

这对于早期预警还不够好——如果当卫星从上面经过的时候有云遮住了火,或者火在卫星经过之后才开始燃烧呢?这就是地球同步轨道卫星的数据派上用场的时候。第二代Meteosat气象卫星提供了粗糙(大约3千米)和灵敏度较低的火灾信息——但是它们每15分钟提供一次。它们不会发现非常小的火——但是只要灾害管理能运作,我们并不在意这些问题。

那么,火灾管理的问题在于如何让这些信息传递到灾害管理者、消防队员、农民和森林管理者那里,他们需要哪里有火以及火向哪里推进的警告信息。

用电话发出火灾警告

在南非,科学与工业研究理事会(CSIR)已经开发出了一种先进火灾信息系统(AFIS)从事这项工作。这个系统把卫星数据与移动电话技术结合起来以提供关键的早期预警。

它使用MODIS和Meteosat的数据探测热点地区,把这些数据与背景温度进行比较,从而过滤掉非火灾(诸如烟囱),并使用风矢量信息得出活动火灾的轨迹。然后它通过电子邮件和短信自动向人们发出警告。

AFIS最初是为南非最大的电力公司Eskom开发的,用于帮助该公司应对火灾导致的电力线故障。但是自从2007年以来,它也被用于改善更广泛的应对火灾的举措。例如,它向该国的40多个火灾保护协会发出警报,并且成为了全国电视每周天气预报的一部分。

这项服务完全是免费的,而且每个人都可以注册从而获得他们所在地区的警报。例如,AFIS正在为农民保护组织提供警报,后者是担负火灾管理责任并集中灭火举措的自组织团体。

它也在帮助减贫举措。例如,政府资助的解决火灾(WoF)项目在与农村社区合作的时候包括了AFIS。WoF对灭火和安全提供技术培训,并且提供如何建立一支商业灭火队并让人们知道这项服务的团体培训。它训练的这些灭火队填补了对火灾保护的季节性需求,同时为农村社区带来了收入。

像野火一样传播

AFIS已经明显改善了南非的火灾管理。仍然存在两个问题。

首先,这个主意能够输出到其他国家吗?理论上,这是可能的——事实上出口AFIS很容易,至少出口它的基本形式很容易。所需技术已经存在——即便在非洲一些最偏远的地方人们也能使用移动电话。不需要太多的技术专门技能——这个系统是完全自动化的,几乎不需要用户的互动。而且成本很低,特别是由于建立这个系统的主要开支是一次性的开发费用,不需要重复投入。

其他国家对此产生了兴趣,而且我们已经着手在博茨瓦纳、莫桑比克和纳米比亚安装AFIS。

第二个问题在于,这个主意能够扩展到其他灾害吗?理论上,这个答案也是肯定的。但是这只适用于有前兆的灾害。例如,它可以很好地用于洪水,因为在水的积累和它涌向下游之间存在明显的时间延迟。NASA的科学家已经在研究一个自动化的“Sensor Web”服务,它结合了地球观测数据、地形数据与水文数据,并向纳米比亚的灾害管理者发出洪水即将到来的警报。

遥感明显可以为灾害管理提供很多帮助。卫星的持续监测大片区域并发现灾害以及灾害何时发生的独特能力让它们在提供早期预警方面具有关键作用。迄今为止最大的挑战在于把卫星数据转化成及时、使用简单,而且容易理解的信息,并把这些信息传播给在现场的人们,他们可能在遥远的农村环境中。

但是移动电话技术解决了这种挑战的通讯难题。AFIS是一个可行的例子,证明了精密的地球观测数据与日常技术如何能够结合起来从而让灾害管理产生一场革命

Philip Frost是南非的CSIR-Meraka研究所的遥感专家,也是AFIS项目的负责人。